樹形分子典型分子

口卜啉類樹枝狀分子 、芳醚樹枝狀分子、PAMAM樹枝狀分子、二茂鐵基樹枝狀分子。目前，國(guó)內(nèi)外研究最成熟，并且在國(guó)外及國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)的當(dāng)屬PAMAM（聚酰胺-胺），后文中均以PAMAM為例

具有枝枝狀結(jié)構(gòu)的有機(jī)分子。樹枝狀結(jié)構(gòu)分兩種，一種是理想完美狀態(tài)的樹枝狀結(jié)構(gòu)，一般所指的樹枝狀分子如無(wú)特別說(shuō)明，均指完美結(jié)構(gòu)的；還一種是有缺陷的樹枝狀結(jié)構(gòu)的有機(jī)分子，這類結(jié)構(gòu)通常稱之為超支化分子，屬于另一個(gè)研究范疇，不在后續(xù)內(nèi)容之列。

1978年，Vogtle 等人第一次報(bào)道了通過(guò)迭代方法獲得分支分布結(jié)構(gòu)，首次提出重復(fù)合成的思想；

1979年Denkewelter首次合成了以l-賴氨酸為基的樹枝形高分子，并對(duì)其性能進(jìn)行了表征，但并沒(méi)有提出樹枝形高分子的概念，也沒(méi)有對(duì)他的合成方法進(jìn)行總結(jié)；

1985年DOW化學(xué)公司的Tomalia和加州理工學(xué)院的Newkome先后提出了樹枝形高分子概念并分別合成了兩種不同樹枝形高分子。

1990年康奈爾大學(xué)的Frechet等合成了芳香族聚酯、聚醚樹枝形高分子。

國(guó)外目前僅有DSM等不超過(guò)四家企業(yè)（美國(guó)、澳大利亞）在生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室級(jí)別和工業(yè)級(jí)別的樹枝狀分子；

國(guó)內(nèi)僅在威海晨源在生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室級(jí)別和工業(yè)級(jí)別的樹枝狀分子

精確的分子結(jié)構(gòu)

可以在分子水平上得到嚴(yán)格控制，分子量分散系數(shù)近似為1

高度的幾何對(duì)稱性

結(jié)構(gòu)均勻性

大量的官能團(tuán)

多功能性

分子內(nèi)有內(nèi)腔

主客體化學(xué)和分子催化

分子量具有可控性

源于其合成方法

分子本身具有納米尺寸

球狀結(jié)構(gòu)，幾到幾十納米

好的流體力學(xué)性能

有利于成型加工；可作流變學(xué)改性劑

獨(dú)特的粘度行為

其特性粘度隨分子量的增加出現(xiàn)最大值

容易成膜

已在膜科學(xué)方面進(jìn)行了大量的研究

多功能性

源于表面有大量的官能團(tuán)存在

不易結(jié)晶

由其高度支化結(jié)構(gòu)決定

獨(dú)特的密度與分布

隨分子量的增加其密度出現(xiàn)極小值

獨(dú)特的折光指數(shù)增量

發(fā)現(xiàn)折光指數(shù)增量隨分子量的增加出現(xiàn)最大值

良好的熱穩(wěn)定性

收斂法

從樹枝形聚合物的外層出發(fā)，由外向內(nèi)逐步收斂的合成方法

發(fā)散法

從樹枝形聚合物的中心核開(kāi)始，由內(nèi)向外的擴(kuò)散合成方法

在自組裝膜中的應(yīng)用

樹枝狀分子具有相同的大小、可控的表面官能團(tuán)、良好的化學(xué)穩(wěn)定性，是制備LB單層膜、自組裝單層膜（SAMs）、鑄膜、膠體以及納米簇的良好材料。樹枝狀分子內(nèi)部的空腔容納了金屬粒子之后，在粘合劑、化學(xué)傳感器、光學(xué)、電子學(xué)以及膜化學(xué)領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景

在石油廢水處理中的應(yīng)用

油田進(jìn)入開(kāi)發(fā)的中后期，因注入油層的水量增加，導(dǎo)致采出石油中的含水量也逐漸增大。傳統(tǒng)石油水處理的絮凝劑是PAM，但隨著對(duì)環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的提高，需要研發(fā)出高效的絮凝劑，PAMAM季銨鹽類絮凝劑用于石油廢水的處理可達(dá)到滿意結(jié)果，同時(shí)也不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染

在造紙及染料廢水處理中的應(yīng)用

染料工業(yè)廢水處理的突出問(wèn)題是色度及難降解有機(jī)物的去除。PAMAM是一種高效絮凝劑，可將染料廢水中的有機(jī)物沉淀，同時(shí)也是一種高效脫色劑，脫色率高達(dá)98%以上。

在含重金屬離子廢水處理中的應(yīng)用

PAMAM樹枝狀分子與Cu2 等具有很強(qiáng)的絡(luò)合能力，適用于含Cu2 、Zn2 、Cr3 等重金屬離子的工業(yè)廢水處理，比如制革工業(yè)廢水及核工業(yè)廢水等。

在乳化炸藥中的應(yīng)用

乳化炸藥最重要的是儲(chǔ)存穩(wěn)定性，通常乳化炸藥里添加的穩(wěn)定劑會(huì)降低其爆速。但研究表明，PAMAM樹枝狀分子作為穩(wěn)定劑加入到乳化炸藥中后，不但不會(huì)降低爆速，反而爆速會(huì)略有提升

在納米材料中的應(yīng)用

PAMAM樹枝狀分子不同代數(shù)其分子粒徑從2-10納米不等，其天然的內(nèi)部空腔恰好能容納納米級(jí)金屬離子，國(guó)內(nèi)外已有不少文獻(xiàn)，證明了其可以用以制備納米級(jí)金屬粒子或金屬氧化物。

在生物醫(yī)學(xué)上作為藥物載體的應(yīng)用

1、內(nèi)部空腔和結(jié)合點(diǎn)可以攜帶藥物；

2、高密度表面基團(tuán)經(jīng)過(guò)修飾，改變水溶性和靶向作用；

3、毒性較低，通過(guò)擴(kuò)散和生物降解實(shí)現(xiàn)藥物釋放；

4、分子設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)生物相溶性和降解性

在生物醫(yī)學(xué)上作為基因載體的應(yīng)用

1、與許多重要蛋白質(zhì)和生物組裝分子的大小及形狀很匹配；

2、PAMAM生理?xiàng)l件下為聚陽(yáng)離子,且有很好的溶解性，末端胺基很容易與DNA 中的帶負(fù)電的磷酸基相互作用；

3、內(nèi)部有空腔，促進(jìn)DNA結(jié)合的復(fù)合物的穩(wěn)定性。

作為核磁共振造影劑（MRI）的應(yīng)用

1、大量表面基團(tuán)和空腔，可以增加造影劑復(fù)合物的數(shù)量；

2、完美結(jié)構(gòu)，大分子尺寸，從血液循環(huán)排除慢，成像時(shí)間長(zhǎng)；

3、增加成像的靈敏度和清晰度（馳豫時(shí)間長(zhǎng)）

作為硼中子俘獲治療試劑治療癌癥的應(yīng)用

葉酸修飾的PAMAM分子可以結(jié)合250-400 10B，能夠靶向腫瘤細(xì)胞，10B與低能中子進(jìn)行核裂變產(chǎn)生能量以及細(xì)胞毒素破壞腫瘤細(xì)胞.

在催化劑領(lǐng)域的應(yīng)用

樹枝狀分子PAMAM封裝金屬粒子后

1、小于4 nm納米粒子，比表面積大、催化效率高；

2、表面基團(tuán)控制——溶解性；

3、能很好的穩(wěn)定納米粒子，并創(chuàng)造納米微環(huán)境；

4、能再生使用2100433B